- 二一组卷

题型：综合题题类：常考题难易度：普通

安徽省太和第一中学2019-2020学年高二上学期物理第一次调研试题（卓越班)

某科研机构在研究磁悬浮列车的原理时，把它的驱动系统简化为如下模型；固定在列车下端的线圈可视为一个单匝矩形纯电阻金属框，如图甲所示， $\text{[math]}$ 边长为 $\text{[math]}$ ，平行于 $\text{[math]}$ 轴， $\text{[math]}$ 边宽度为 $\text{[math]}$ ，边平行于 $\text{[math]}$ 轴，金属框位于 $\text{[math]}$ 平面内，其电阻为 $\text{[math]}$ ；列车轨道沿 $\text{[math]}$ 方向，轨道区域内固定有匝数为 $\text{[math]}$ 、电阻为 $\text{[math]}$ 的“

”字型（如图乙）通电后使其产生图甲所示的磁场，磁感应强度大小均为 $\text{[math]}$ ，相邻区域磁场方向相反（使金属框的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两边总处于方向相反的磁场中）．已知列车在以速度 $\text{[math]}$ 运动时所受的空气阻力 $\text{[math]}$ 满足 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为已知常数）。驱动列车时，使固定的“

”字型线圈依次通电，等效于金属框所在区域的磁场匀速向 $\text{[math]}$ 轴正方向移动，这样就能驱动列车前进．

（1）、当磁场以速度 $\text{[math]}$ 沿x轴正方向匀速移动，列车同方向运动的速度为 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ）时，金属框 $\text{[math]}$ 产生的磁感应电流多大？（提示：当线框与磁场存在相对速度 $\text{[math]}$ 时，动生电动势 $\text{[math]}$ ）

（2）、求列车能达到的最大速度 $\text{[math]}$ ；

（3）、列车以最大速度运行一段时间后，断开接在“

” 字型线圈上的电源，使线圈与连有整流器（其作用是确保电流总能从整流器同一端流出，从而不断地给电容器充电）的电容器相接，并接通列车上的电磁铁电源，使电磁铁产生面积为 $\text{[math]}$ 、磁感应强度为 $\text{[math]}$ 、方向竖直向下的匀强磁场，使列车制动，求列车通过任意一个“

”字型线圈时，电容器中贮存的电量Q。

举一反三

如图，质量为m=1kg的物块A和质量为M=2kg的正方形导线框C用轻绳跨过两个等高的光滑定滑轮相连，C正下方两虚线区域内有两个有界匀强磁场I和II，两磁场磁感应强度相等。线框边长与磁场宽度及磁场与磁场间距离都为d=0.6m，导体框总电阻为r=5 $\text{[math]}$ 。用手竖直向下拉住A，使C与磁场距离为d=0.6m，整个系统保持静止。放手后，线框向下运动，并可以匀速进入磁场I。g取10m/s² ，下列说法正确的是（　　）

如图，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成 $\text{[math]}$ 角固定，间距为d。空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B。P、M间接有阻值为3R的电阻。Q、N间接有阻值为6R的电阻，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效电阻为R。现从静止释放ab，当它沿轨道下滑距离s时，达到最大速度。若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g。则（　　）

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